Nb3Sn超导体临界性能多尺度多物理场耦合特性及其本构描述是超导电磁固体力学、超导电工技术、装备的数字化设计与制造、超导材料科学等学科关注的基本问题。本书围绕强磁场磁体用Nb3Sn超导体临界性能的微结构理论与多尺度多物理场模拟，针对力—电磁—热多物理场环境下Nb3Sn临界性能和失超在不同尺度上的响应规律及关联，建立了Nb3Sn超导体临界性能预测和分析的多尺度理论模型，并与实验观测结果进行了比对验证。本书建立了考虑超导体多尺度效应的非线性理论模型，发展了相应的数值仿真算法，为强磁场超导磁体装备设计制造、失超防护技术的发展，以及强稳定性超导体的研发提供了支撑。本书理论分析严格而缜密，可以作为从事固体力学、超导磁体装备设计与制造、超导材料制备等领域研究的技术人员及其他各类科研工作者的参考书，也可以作为相关专业研究生的参考资料。

乔力，工程力学专业博士研究生，太原理工大学机械与运载工程学院副教授。2018年12月接受国家留学基金委的资助，赴佛罗里达州立大学美国强磁场国家实验室从事合作研究工作（2018.12-2020.5）。主要从事Nb3Sn高场超导复合材料多物理场耦合静态/瞬态行为的研究工作。近年来，先后主持国家自然科学基金青年和面上项目，相关研究工作为强磁场超导磁体装置的设计与制造提供理论支撑。相关研究成果已发表SCI收录论文10篇（第一作者或通讯作者），中文核心期刊收录论文4篇（通讯作者），部分发表在Applied Physics Letters、Journal of Alloys and Compounds、Journal of Applied Physics、Cryogenics以及固体力学学报、应用力学学报等学术期刊上，发表论文被Progress in Materials Science、Small、Acta Materialia、Physcial Review B、Superconductor Science and Technology、Applied Physics Letters、Journal of Applied Physics等材料、应用物理类杂志引用和正面评述。担任国家自然科学基金委员会数理学部力学学科通讯评议专家，国际期刊Cryogenics、Journal of Alloys and Compounds审稿人。

目 录
第1章 绪论 001
1.1 Nb3Sn超导体变形—临界性能耦合特性 007
1.2 Nb3Sn超导体失超 013
1.3 本书主要内容 019
参考文献 020
第2章 多物理场环境下Nb3Sn超导体相转变的经验和半经验模型 031
2.1 Nb3Sn超导体临界性能的经验和半经验模型 033
2.1.1 一维变形状态 033
2.1.2 三维变形状态 037
2.2 多物理场环境下超导相转变的唯象模型 041
2.2.1 多物理场环境下Nb3Sn超导体相转变唯象模型的建立 042
2.2.2 唯象模型预测结果有效性的讨论 046
2.3 本章小结 049
参考文献 049
第3章 Nb3Sn超导体的微结构特征和多层级力学模型 055
3.1 Nb3Sn的晶体结构建模及力学性能 058
3.1.1 第一性原理模拟简介 058
3.1.2 VASP软件简介 064
3.1.3 Nb3Sn晶体结构建模及基本力学性能参数计算 065
3.2 Nb3Sn超导体的分子动力学模型 066
3.2.1 分子动力学模拟简介 066
3.2.2 Nb3Sn分子动力学模拟 071
3.2.3 静水压加载模式下Nb3Sn单晶体和多晶体的变形分析 074
3.3 Nb3Sn多晶体的有限元模型 081
3.3.1 Nb3Sn Voronoi多晶体的有限元模型信息 083
3.3.2 晶粒弹性矩阵及随机取向赋予 084
3.3.3 周期性边界条件 086
3.3.4 Nb3Sn多晶体模型计算结果分析 087
3.4 Nb3Sn复合超导体的有限元模型及应力状态分析 091
3.4.1 Nb3Sn复合超导体的多级结构 091
3.4.2 Nb3Sn复合超导体中微结构的应力状态 101
3.5 本章小结 108
参考文献 108
第4章 复杂应变状态下Nb3Sn超导体临界曲面漂移的多尺度分析 115
4.1 Nb3Sn超导体临界性能的微结构理论 118
4.1.1 多轴应变状态下Nb3Sn超导体临界性能的简化分析 118
4.1.2 费米面上电子态密度的重要性 128
4.1.3 应变诱导Nb3Sn超导体临界性能弱化的基本理论 140
4.2 Nb3Sn超导体临界性能的多尺度分析方法 149
4.2.1 基本计算方法 149
4.2.2 静水压强诱导Nb3Sn超导体临界温度退化的多尺度分析 152
4.2.3 轴向载荷作用下Nb3Sn复合超导体临界性能的弱化 158
4.2.4 超导相转变的两尺度耦合分析方法 161
4.3 本章小结 165
参考文献 166
第5章 马氏体相变对Nb3Sn超导体正常态电阻率行为的影响 171
5.1 Nb3Sn超导体正常态电阻率的唯象模型 173
5.1.1 Nb3Sn超导体正常态电阻率应变效应简介 173
5.1.2 唯象模型的建立 175
5.1.3 力—热耦合作用下Nb3Sn超导体正常态电阻率变化的定量分析 180
5.1.4 小结 182
5.2 马氏体相变对电阻率行为的影响 183
5.2.1 半经验半解析耦合分析模型 184
5.2.2 结果讨论 187
5.3 本章小结 189
参考文献 189
第6章 Nb3Sn超导体失超分析 193
6.1 Nb3Sn失超瞬态微结构的热应力和传热分析方法 196
6.2 Nb3Sn超导体失超瞬态微结构的热分布和热应力 199
6.3 本章小结 204
参考文献 204
第7章 总结与展望 207
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